科工力量：中國要搶低空經濟這塊戰略高地，正是為全球未來出行提供多一種選擇

【文/觀察者網專欄作者 科工力量】

5月19日，伊朗總統萊希乘坐直升機失事，萊希及外長阿卜杜拉希揚不幸罹難。

很多人注意到，萊西乘坐的美製貝爾-212直升機是一架有着40年以上機齡的老飛機，關於這架飛機的詳細情況，以及它可能出現哪些技術故障，觀察者網專欄作者席亞洲和張仲麟已經分別撰文討論。

根據現有資料覆盤就會發現，萊希總統一行人這次出行，直升機幾乎是唯一可選的交通工具，但直升機的安全性卻是一個硬傷。

這方面的問題，中國也注意到了。去年年底的中央經濟工作會議上，首次明確將低空經濟列為“戰略性新興產業”，電動垂直起降飛行器（eVTOL）及其配套產業獲得蓬勃發展，我們之前也對其做過分析，但更多是從產業角度着重分析其經濟屬性，這次事件的發生，讓我們看到其“戰略性”的另外一個維度：安全。

eVTOL的起降條件幾乎跟傳統直升機完全相同，但其安全性卻可以提高好幾個數量級，因此在廣大地面基礎設施不太發達的南方國家，或有廣泛的剛需市場。

當前，這條賽道上的領先玩家只有中美兩國，誰能率先引領產業發展，誰能儘快在全球獲取更大的市場，誰就能率先引領適航取證等相關產業標準和國際規則，我們完全有條件去搶佔這座“天王山”。

01. 伊朗政要出行場景與eVTOL典型應用場景高度重合

事故發生在萊希總統出席完阿塞拜疆邊境地區的阿拉斯河加西亞水電站揭幕儀式後，返回大不里士的路上。從地圖上來看，從揭幕儀式現場加西亞水電站返回大不里士距離只有130多公里，但由於中間隔着一片山區且無法繞過，使得萊希專機機隊只能選擇從山區中穿過，從其失事位置來看，選擇的是沿着山谷河流這一明顯地標飛行，距離約50公里。

墜機現場  圖源：新華社

其實，伊朗很多領導人都習慣直升機出行，這是幾個特點決定的：

首先，伊朗國土面積比較大，有164.5萬平方公里，在全球排第十七位。

其次，在地形上，伊朗是世界上山地最多的國家之一，崎嶇的山脈把各種盆地、高原分隔開來，平均海拔在900-1500米之間，境內還有1/4的面積是沙漠。

第三，基礎設施比較差，伊朗運營的普通公路總里程不到4.5萬公里，高速公路只有2700多公里，鐵路不到1.5萬公里，沒有高鐵。

再疊加目的地固定翼飛機的起降條件差；可能有特殊保密、安保需求；以及政治人物對經濟成本不敏感，但對時間成本高度敏感——綜合這些因素的話，直升機出行基本上是當時萊希總統一行的唯一選擇。

萊西總統和伊朗政要高頻使用直升機的出行場景，不免令我們聯想到今天許多eVTOL企業宣傳的典型場景。

eVTOL是“電動垂直起降飛行器”的簡稱，它（複合翼構型和傾轉翼構型）兼具直升機可以垂直起降和固定翼飛機速度更快、航程更遠的有點。

自去年年初開始，科工力量就一直在關注低空經濟這一新興業態，比如我們今年三月份的視頻裏提到過某eVTOL企業的這個商業化運營案例：上海至普陀山兩地直線距離150公里，飛行時間約47分鐘，由於當中並無跨海大橋，地面距離約315公里，耗時約4小時，綜合考慮各種成本，企業和研報給出的結論就是，eVTOL適合對經濟成本不敏感，對時間成本敏感的商務人士。

02. eVTOL起降條件與傳統直升機相似，但安全性可大幅提升

直升機自發明以來，事故率一直大幅高於固定翼飛機的情況。根據不同統計口徑，有數據稱目前直升機事故率為每十億英里1.19次重大事故，常見的噴氣客機是每十億英里0.07次重大事故，相差近20倍。也有數據顯示，民航客機的安全係數在10的負9次方，直升機的安全係數在10的負6次方，兩者相差1000倍。

直升機的高事故率源於直升機複雜的機械結構和高強度的使用環境。

傳統直升機的旋翼系統

1. 機械結構複雜：直升機的旋翼系統包括主旋翼和尾旋翼，一般而言，一架直升機只有1-2台發動機，靠內燃機把化學能轉化為機械能，再依靠複雜的傳動系統調整動力螺旋槳，比如改變其傾斜角度，來實現飛行姿態的調整與機動，在這套複雜的系統中，任何一個部件發生故障，都可能導致整個飛機動力或操控系統失靈。

2. 維護需求高：雖然定期維護可以減少故障發生，但其高度複雜的機械系統決定了直升機的故障率要高於固定翼飛機。但維護保養又成為一道門檻，特別是在長期遭受制裁的伊朗，以及一些經濟發展較差的國家和地區。

3. 飛行環境複雜：直升機多在低空飛行，經常面對城市、山區、森林等複雜環境，氣流多變，受氣候條件影響較大，地形障礙物也較多，對飛行員的技術和機載設備要求較高。

4. 操作難度大：直升機的起降比固定翼飛機複雜，尤其是在臨時起降場地上或遇到惡劣天氣時，操控難度大幅增加，需要飛行員具有極強的應變能力和飛行經驗。

萊西總統的機隊正是在飛行過程中遭遇濃霧天氣，飛機在即將脱離小高加索山脈山谷、進入高原荒漠地帶時發生問題，撞到了山谷一側的山坡上，墜機地點位於東阿塞拜疆省瓦爾扎甘，撞擊點海拔高度約1430米，位置座標北緯38.770度，東經46.721度。

而eVTOL由於其電機分佈式動力帶來的高度穩定性，其安全性足以比肩傳統固定翼飛機，甚至更高。

同濟大學航空與力學學院教授、飛行器工程研究所所長瀋海軍為我們對比了eVTOL與直升機的相關特點，他告訴科工力量：

1. 電動機比內燃機更加簡潔、可靠。內燃機將化學能轉化為機械能，不論是動力輸出還是傳動，這套系統都相當複雜。直升機的前進、後退、左右移動，要 依靠調整位於頂部的動力螺旋槳的傾角，以及尾部螺旋槳軸的傾斜方向來實現。與電機相比，其結構要複雜得多。

相比之下，電機通過交流電產生電磁場，直接驅動軸輸出動力，非常簡潔，因此可靠性更高。

2. 電動機使分佈式動力成為可能，帶來額外的穩定性和安全冗餘。電動機的簡潔和低成本使飛行器的分佈式多動力成為可能。只要有合理的佈置，多點的升力一定比單點更加容易實現整體穩定。

舉例來説，現在大家對電動多軸無人機已經司空見慣，它的特點就是極佳的穩定性，即使是沒有受過系統訓練的人，都能輕易上手飛行；如果換成直升機或固定翼飛機航模，那是絕對做不到的。無論是傳統直升機還是固定翼飛機，在起降階段的事故概率都是最大的，這是因為低空的複雜環境，而現在的eVTOL無論哪種構型（主流構型有多旋翼、複合翼、傾轉翼三種），在起降階段都相當於一個多軸飛行器，其安全性大幅提升。

多旋翼還會帶來額外的安全冗餘。傳統直升機就是單旋翼，eVTOL（電動垂直起降飛行器）現在普遍是多旋翼甚至十幾個旋翼，即使有兩三台電動機損壞，照樣可以飛行。

3. 電動機響應速度比內燃機更快，與數字化、智能化的控制系統更容易結合。今天電動車的零百加速動輒3秒、2秒，較傳統燃油車大幅提升，電控系統也比傳統機電系統更加簡潔，eVTOL也是如此，更快的動力輸出、更簡單的操控，對於應對處置突發情況非常有幫助。

4. 在高原環境下，電動機比內燃機更具優勢。高原環境空氣稀薄，對旋翼結構獲取動力會產生一定影響，更少的氧氣也會影響內燃機的動力輸出。電動機也會受第一點因素影響，但不會受第二點因素影響，因此更具優勢。

03. eVTOL可融合固定翼飛機與直升機兩者的優點

垂直起降是傳統直升機的核心優勢，但缺點也是明顯的，航空界有一個説法是“沒有機翼（固定翼）的飛機飛不快”，因為它平飛時無法獲得機翼上的氣動力，因而無法飛得更快、更遠。

人類追求垂直起降和固定翼飛行器融合的努力從未停止，最近一個比較典型的例子就是“技術超前”的美軍“魚鷹”傾轉翼飛機。

它是美國海軍陸戰隊的最愛，它無需跑道滑行，能夠像直升機一樣直接在原地起飛，同時還能以遠超普通直升機的速度和航程完成中遠距離飛行，是目前最適合登陸投送任務的空中裝備之一。

同時“魚鷹”也因為高事故率而廣為人知。各種各樣的事故都有其複雜的直接原因，但概括起來也很簡單，就是複雜、笨重的內燃機動力系統，與旋翼傾轉操作過程中所必須的高度精細化控制不匹配的問題。問題不出在傾轉翼構型上，而是出在技術不成熟。

而一旦動力由內燃機變成簡潔可靠的電動力，如前所述，兩個單點動力變成十幾個分佈式動力，並且能夠快速響應新一代的飛控系統的精準控制，那就打開了新的空間。目前美國領先的eVTOL公司joby和archer嘗試的都是傾轉翼構型，國內時的科技、小鵬匯天、沃飛長空等企業都在進行傾轉翼構型飛行器的開發。

另外，“魚鷹”的事故有60%是在旋翼傾轉過程中發生，那麼可以捨棄這一較高風險的過程，使用一部分電機提供垂直升力，一部分電機提供水平動力的複合翼構型，更便宜、更輕巧的電動機動力使這種方式也具有相當的經濟性。

目前國內外eVTOL賽道的頭部企業概況

eVTOL幾種旋翼的構型對比

“雖然eVTOL的前景廣闊，而且目前來看，已經可以平替一部分小型直升機，但要取代大型直升機還不太現實，”瀋海軍告訴我們，這主要是受到當前電池能量密度的限制，相對於汽車，飛行器對重量更加敏感，“堆電池”增加續航的方式是不可取的。

目前，國內唯一“三證”齊全的億航無人機，由於採用多旋翼架構，其飛行速度僅有50-80公里/小時，飛行時長在1小時左右；使用傾轉翼構型的話，飛行速度可以達到200公里/小時左右，使用複合翼構型的話，在150公里/小時左右，但飛行時長仍是問題。解決方案上，一是可以等待固態電池的突破，二是燃油或氫能的燃料電池也是可選項。

最後，飛行器的發展遠遠不侷限於飛行器本身，更在於基礎設施體系的支撐，衞星定位系統、天地泛在、通感一體的通信系統、AI能力等等，都是對新一代電動智能飛行器的必要支撐，也是飛行安全的有力保證。

總之，類似伊朗政要的出行剛需，在全球廣大南方國家，甚至西方發達國家的部分地區，都是較為普遍的，中國如今大力發展低空經濟，正是要搶佔這塊戰略高地，也是為全世界提供多一種選擇。

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